Mion-sgrùdadh air CATL phosphate cosgais bataraidh lithium adhbhar lasachaidh coileanadh stòraidh teòthachd àrd

ଲେଖକ: ଆଇଫ୍ଲୋପାୱାର - Proveïdor de centrals portàtils

Bidh Catlcatl a’ cleachdadh a bhataraidh ian fosfáit iarann ​​lithium malairteach gus sgrùdadh a dhèanamh air na h-adhbharan aige airson call comas stòraidh ann an àite dealain, 60 ° C. Uidheam de lughdachadh comas bataraidh bho shiostam ìre bataraidh agus pòla le bhith a ’comharrachadh caractar corporra agus a’ measadh coileanadh electrochemical. I.

Deuchainnean pròiseas deuchainneach a’ cleachdadh cinneasachadh CATL de bataraidh ian fosfáit ceàrnagach le 86AH. Tha am bataraidh na stuth electrode dearbhach ann am LifePO4, tha grafait na stuth electrode àicheil, a’ cleachdadh dealaiche polyethylene agus electrolyte LiPF6. Tagh 20 bataraidh faisg air an aon bhaidse agus coileanadh dealain airson a stòradh, dèan deuchainn air coileanadh dealain a’ bhataraidh.

Tha bataraidh 100% SOC 60 ° C air a stòradh ann am preas eadar 2.50 gu 3.65V, sgaoileadh de 0.

Meudachadh 5C - cearcall cosgais. An uairsin tha am bataraidh làn ath-thagraidh air a stòradh aig 60 ° C. A leithid a-rithist, a’ clàradh pròiseas lughdachaidh comas a’ bhataraidh.

Rè gach deuchainn comas, thathas a ’dèanamh deuchainn air an aghaidh DC a-staigh (DCR) den bataraidh 5C / 30S. Gabh am bataraidh tro amannan stòraidh eadar-dhealaichte agus ann an staid làn sgaoilte, air a chuir às a chèile ann am bogsa miotag gas AR. Cleachd miocroscop dealanach sganadh sgaoilidhean achaidh gus sùil a thoirt air morf-eòlas pòlach, cleachd anailisiche uachdar sònraichte gus an raon uachdar sònraichte a dhearbhadh.

Anns a ’bhogsa miotag, tha am pìos electrode air a seuladh le teip follaiseach, agus tha an stuth electrode air a sgrùdadh le bhith a’ cleachdadh X-ray diffractometer. Is e am pìos pòlach às deidh a’ bhataraidh a bhith air a sgaoileadh an dealan obrach, is e an duilleag lithium an counter electrode, agus tha e uidheamaichte ann am bataraidh bucall CR2032, agus feartan electroceimiceach a’ phlàta yin agus inferior. Speactram bacadh electroceimiceach de bhataraidh bucall le stèisean-obrach electrochemical.

Mion-sgrùdadh air susbaint eileamaideach an duilleag electrode a’ cleachdadh speactrometer sgaoilidh plasma coupling inductive. San dàrna h-àite, na toraidhean air an deach beachdachadh 1. Mion-sgrùdadh coileanadh bataraidh Is e Figear 1 lughdachadh comas bataraidh agus coileanadh cosgais is sgaoilidh.

Le leudachadh air an ùine stòraidh, bidh comas bataraidh a ’crìonadh mean air mhean. Nuair a ruigeas an ùine stòraidh 575d, is e lughdachadh comas bataraidh 85.8% den chomas tùsail.

Tha am bataraidh air a ghearradh agus air a leigeil ma sgaoil aig 0.02 C, agus tha an lùb bholtachd bataraidh meadhanach a ’toirt a-steach ions lithium freumhaichte bho iomadalachd àrd-ùrlaran air adhbhrachadh leis a’ ghrafait, a ’nochdadh gun deach an àrdachadh 0.02c a thoirt don structar grafait anns an structar grafait rè pròiseas lithium-ion.

Tha e gu leòr. , Cuir às gu h-èifeachdach buaidhean polarization air cuairtean. Figear 1 Tha lughdachadh comas bataraidh agus coileanadh cosgais is sgaoilidh air an coimeas ri 0.

5, tha an co-mheas cosgais is sgaoilidh air a lughdachadh gu 0.02c, nach urrainn ach an co-mheas gleidhidh comas stòraidh 181 agus 575d bataraidhean àrdachadh gu 0.8% agus 1.

4%. Mar sin, tha an lughdachadh comas bataraidh air adhbhrachadh le stòradh teòthachd àrd fad-ùine na lughdachadh comas nach gabh a thoirt air ais. A bharrachd air an sin, tha e air a thaisbeanadh gu bheil amplitude an aghaidh DC a-staigh a ’bhataraidh a’ dol am meud agus nach eil e cudromach, a tha cuideachd a ’sealltainn nach eil polarachadh a-staigh a’ bhataraidh na adhbhar cudromach airson comas bataraidh stòraidh mìosachain lughdachadh neo-atharrachail.

2. Mion-sgrùdadh inneal glanaidh comas bataraidh Gus sgrùdadh a dhèanamh air stòr comas bataraidh, thèid am bataraidh a chuir gu 100% SOC no a leigeil ma sgaoil gu 100% DOD às deidh àrdachadh 1C. Mion-sgrùdadh air a’ phòla a chaidh a thoirt às a chèile gus sgrùdadh a dhèanamh air a’ bhuaidh a tha aig stòradh aig teòthachd àrd air structar, co-dhèanamh eileamaideach agus feartan electroceimiceach an yin agus an stuth gnìomhach ìosal.

Bidh mion-sgrùdadh bogaidh de dhiofar chataidean bataraidh ùine stòraidh teòthachd àrd a ’sleamhnachadh ann am mapa 100% DOD XRD. An coimeas ri speactram àbhaisteach XRD de LifePO4 agus FEPO4, tha a h-uile stùc sgaraidh den t-sleamhnag pòla a’ freagairt, gun ìre measgaichte. Figear 2 XRD speactram de chatod bataraidh de dhiofar amannan stòraidh cuimhne teòthachd àrd duilleag electrode duilleag electrocheimiceach a ’lughdachadh amannan stòraidh eadar-dhealaichte aig 100% SOC, anns a bheil an dealan air a chleachdadh mar an electrode obrach Bataraidh, cosgais agus deuchainn sgaoilidh le 0.

1C àrdachadh. Tha a &39;chiad cho-mheas sgaoilidh den stuth gnìomhach catod de dhiofar bataraidhean ùine stòraidh nas àirde na 155 mAh / g, agus tha comas sònraichte an stuth gnìomhach catod às aonais bataraidh stòraidh faisg air stòradh structar LIFEPO4 gun mhilleadh follaiseach. Tha cosgais bholtachd seasmhach a’ bhataraidh bucall ann am Figear 3 (c) beagan air a chur ris, ach tha an àireamh iomlan de chìsean fhathast faisg air comas sònraichte an stuth gnìomhach catod às aonais a’ bhataraidh stòraidh.

Tha polarachadh catod bataraidh às deidh 575D air a mheudachadh, ach chan eilear a ’toirt buaidh air comas stòraidh lithium an stuth catod, agus dh’ fhaodadh gum bi ceangal ri tasgadh toraidh lobhadh electrolyte anns a ’mhodh stòraichte. Fig. Is e bataraidh bucall a th’ ann an 3 anns a bheil an lùb cosgais is sgaoilidh de bataraidh bucall air a chruinneachadh le dealan a-staigh de bhataraidh gun fhuasgladh bho 181 agus 575d, fa leth, le 335.

6 agus 327.1 mAh / g, fa leth, fa leth. Thathas ag ràdh gu bheil bataraidh bucall an anod bataraidh a tha air a stòradh gu bhith 0.

8% agus 3.0%, a &39;sealltainn gu bheil stòradh teòthachd àrd an lithium graphite cuideachd glè bheag. Airson sealladh sàbhailteachd bataraidh, mar as trice bidh an àireamh iomlan de anod anns a ’bhataraidh gu lèir nas àirde na 10% de chomas iomlan catod iomlan, agus mar sin chan eil an lughdachadh comas neo-atharrachail anode air adhbhrachadh le stòradh teòthachd àrd a’ toirt buaidh air comas a ’bhataraidh gu lèir.

Stòradh 181 agus 575D Is e an anod a’ chiad cho-mheas cosgais comas an t-suim neo-sheasmhach de 90.4% agus 84.5% den chiad cho-mheas cosgais an anod, fa leth, agus tha ìre glèidhidh comas a’ bhataraidh fhèin faisg.

Mar sin, is e an adhbhar cudromach airson lughdachadh comas bataraidh call ions lithium gnìomhach anns a h-uile bataraidh. Ann an geàrr-chunntas, cha toir an stòradh teòthachd àrd buaidh mhòr air dì-ghalarachadh electrodan LIFEPO4 agus grafait. Bataraidh stòraidh teòthachd àrd 100% DOD Is e làthaireachd catode pell, adhbhar na tha de ian lithium a tha comasach air an anod fhaighinn, chan e atharrachadh mòr a th’ ann an comas an stuth gnìomhach electrode atharrachadh gu dòigheil, ach mar thoradh air a’ bhataraidh anns a’ bhataraidh.

Bidh an àireamh de ionsan a’ fàs nas lugha. Tha an ian lithium gnìomhach anns a’ bhataraidh air a chaitheamh leis an eadar-aghaidh electrode / electrolyte den eadar-aghaidh electrode / electrolyte, agus tha bun-adhbhar call ion lithium gnìomhach a ’cuideachadh le bhith a’ doimhneachadh mothachadh air uidheamachd call comas stòraidh. Mion-sgrùdadh micropatological polar de na gràinean LifePO4 anns a’ chatode anns a’ chatod, tha meud a’ ghràin mu 200 nm; às deidh stòradh 181D, chan eil meud falamh eadar na gràinean LIFEPO4 air atharrachadh gu mòr; às deidh stòradh 575D, tha am beàrn eadar na gràinean air a lughdachadh gu mòr.

Anns an anod grafait, mar a tha an ùine stòraidh air a dhol suas, tha an ìre de thoradh ath-ghnìomhach taobh air atharrachadh cuideachd [Fig. 4(d), (e), (f)]. Tha an toradh fo-reactive anns a’ mhodh-obrach air a stòradh aig teòthachd àrd air a thasgadh anns a ’phòla, agus tha morf-eòlas a’ phòla air atharrachadh.

Gus buaidh an fho-fhreagairt don chall lithium-ion gnìomhach a chaidh ainmeachadh roimhe a chomharrachadh, thathas a’ dèanamh tuilleadh sgrùdaidh air susbaint Li anns an eileamaid yin agus fireann gus sgrùdadh a dhèanamh air bun-adhbhar call ion lithium gnìomhach. Figear 4 Tha clàr morf-eòlas pòla bataraidh 1 na thoradh deuchainn ICP-OES de anod yin bataraidh 100% SOC. Chan eil an atharrachadh ann an susbaint Li anns a’ chatod follaiseach.

Tha susbaint LI an anod cuideachd air a chumail aig an aon ìre, agus mar sin tha an ìre iomlan de dhian a’ phòla yin agus elder LI ann an diofar bataraidhean ùine stòraidh gu mòr gun atharrachadh. Clàr 1 Bataraidhean ùine stòraidh eadar-dhealaichte (100% SOC) susbaint eileamaid polar Leis gu bheil an duilleag catod bataraidh 100% SOC glè ìosal, tha call ian lithium gnìomhach cudromach airson a thasgadh san anod. Anns an stòradh teòthachd àrd 100% SOC, tha an anod ann an staid anns a bheil am potium ann an staid far a bheil an comas gu math ìosal, agus tha an electrolyte furasta ath-bhualadh air an uachdar aige, agus thathas ag ithe ions lithium, agus toraidhean reactive taobh anns a bheil lithium.

Gus co-dhèanamh uachdar lithium soluble an anod a dhearbhadh, tha toirt air falbh bataraidh 100% DOD air a thioramachadh, agus tha na toraidhean air an sealltainn ann an Clàr 2. Clàr 2100% bataraidh DOD Tha lithium soluble Anode a &39;dèanamh suas an uachdar anod ann am morf-eòlas carbonate, a tha air a mheudachadh mar a tha an ùine stòraidh air a leudachadh (faic Clàr 2), a&39; nochdadh gu bheil pròiseas stòraidh bataraidh a &39;toirt a-mach àireamh mhòr de cho-phàirtean salann lithium neo-organach. Tha an salann neo-organach na thoradh cudromach den fhreagairt lughdachadh fuasglaidh, a tha air adhbhrachadh le mòran de lobhadh electrolyte aig àm stòradh bataraidh.

Electrode Reaction Dynamics Electrochemical Exhaust Spectroscopy (faic Figear 5), ged a tha an catod RCT ag àrdachadh le ùine stòraidh teòthachd àrd [Fig. 5 (a)], ach tha an catode RCT nas lugha, tha an aghaidh a-staigh a’ bhataraidh cuideachd beag. Anode EIS [Fig.

5 (b)] Chan eil RSEi follaiseach leis an ùine stòraidh, ach tha an RCT fada leis an ùine stòraidh. Mar thoradh air tasgadh an toraidh fo-fhreagairt electrolyte rè stòradh teòthachd àrd, bidh farsaingeachd uachdar a ’cho-mheas anode a’ lughdachadh le ùine stòraidh, agus is e farsaingeachd uachdar sònraichte anode de bataraidh 0, 181 agus 575d 3.42, 2.

97 agus 1.84cm2 / g. Bidh farsaingeachd uachdar co-mheas anod a’ lughdachadh gnìomhachd freagairt electrochemical a tha a ’tachairt air uachdar an anod, a’ leantainn gu àrdachadh ann an strì gluasad cosgais RCT air uachdar an anod / electrolyte.

Fig. 5 air a mhìneachadh ann an speactram bacadh electrochemical de bhataraidh bucall. Rè a &39;phròiseas stòraidh teòthachd àrd, tha anod stàite lithium ann an staid comas ìseal, agus bidh an ath-bhualadh lughdachadh electrolyte ag ithe ions lithium gnìomhach, agus mu dheireadh a&39; cruthachadh salann lithium neo-riaghailteach; teodhachd àrd air a chur ris electrolysis Ìre ath-bhualadh lughdachadh leaghaidh, a’ comasachadh àireamh mhòr de ian lithium (Figear 6).

Nas fhaide, an anode taobh reactive toradh tasgaidhean, an SEI film air a thiugh, a &39;leantainn gu crìonadh ann an electrode kinetic coileanadh. Figear 6, tha an inneal lughdachaidh comas stòraidh air a shealltainn. 3.

Coileanadh stòraidh àrd-teòthachd bataraidh Nas fheàrr mar thoradh air call comas ann am pròiseas stòraidh teòthachd àrd bataraidh call cudromach lithium-ion air adhbhrachadh le ath-bheachdan taobh bho uachdar an anod, Leis gun cuir e film SEI cuir-ris seasmhach teirmeach (ASR) ri seasmhachd teòthachd àrd an fhilm SEI, lughdaich ath-ghnìomhachd taobh uachdar an anod, lughdaich e an call lithium ion gnìomhach. Figear 7 Bidh lùban stòraidh bataraidh electrolyte eadar-dhealaichte agus bun-structar teirm-sheasmhachd membran SEI a’ cur ris 1% Faodaidh ASR leasachadh èifeachdach a thoirt air beatha stòraidh teòthachd àrd a’ bhataraidh. Às deidh 1% ASR a chuir ris, chaidh an co-mheas glèidhidh comas 575D suas bho 85.

8% gu 87.5% [Figear 7 (a)]. Tha Ìre Rollaidh DCR gu math nas ìsle na ìre an electrolyte bonn, agus tha susbaint an todhar anns a bheil lithium soluble anod air a dhol sìos cuideachd (Clàr 3).

Tha mion-sgrùdadh DSC air a dhèanamh air anod bataraidh 100% SOC [Figs. 7 (b)], binneanan sùghaidh teas fo 100 ° C airson fuasgladh fuigheall. Clàr 3 Mus tèid am bataraidh lithium soluble anode 100% DOD, thèid an lithium soluble anode a chur ris, agus bidh an anod 90 ° C a ’tòiseachadh air exotherm, a tha air a lobhadh airson uachdar anod SEI; Às deidh ASR a chuir ris, thèid an teòthachd lobhadh àrdachadh gu 101 ° C.

Às deidh ASR a chuir ris, tha seasmhachd teirmeach SEI air a leasachadh gu mòr, agus faodar an call lithium-ion gnìomhach a lughdachadh gu h-èifeachdach, agus faodar beatha stòraidh bataraidh a leasachadh. San treas àite, tha an co-dhùnadh deireannach a’ dèanamh anailis air na feartan electrochemical, fiosaig polar agus feartan electrochemical de stòradh bataraidh ian fosfáit malairteach aig teòthachd àrd, agus lorg e gu bheil call comas bataraidh ann an stòradh teòthachd àrd cudromach bho lughdachadh anod electrolyte ann an comas ìosal. , Mar thoradh air call gnìomhach lithium ion.

Tha toradh fo-reactive an electrolyte lughdachadh anod air a thasgadh ann an anod, agus tha am pàirt neo-organach anns an tasgadh a ’cur bacadh air sgaoileadh lithium-ion, gus am bi cinneas freagairt anod a’ dol sìos. Le bhith a’ cur ris an thermosability membran SEI anns an electrolyte gus seasmhachd teirmeach an fhilm SEI a leasachadh gu h-èifeachdach, lughdachadh lughdachadh an electrolyte, lughdachadh caitheamh ion lithium gnìomhach, agus beatha stòraidh àrd teòthachd adhartachadh.